MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA LA DENSIDAD Y EL PESO UNITARIO DEL SUELO EN SU LUGAR POR EL CAUCHO MÉTODO DEL GLOBO 1. Alcance 1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de la densidad de entrada y el peso unitario de suelo compactado o adherido firmemente usando un aparato de globo de caucho. 1.2 Este método de ensayo es adecuado para su uso como medio de aceptación para rellenos compactados compactados o terraplenes construidos con suelos de grano fino o suelos granulares sin cantidades apreciables de roca o material grueso. 1.3 Este método de ensayo también puede utilizarse para determinar la densidad en sitio y el peso unitario de los suelos no perturbados o in situ, siempre y cuando el suelo no se deforme bajo las presiones impuestas durante el ensayo. 1.4 Este método de ensayo no es adecuado para su uso en suelos orgánicos, saturados o altamente plásticos que se deformarían bajo las presiones aplicadas durante este ensayo. Este método de prueba puede requerir un cuidado especial para su uso en (1) suelos consistentes en materiales granulares no unidos que no mantendrán lados estables en un pequeño agujero, (2) suelos que contengan contengan cantidades apreciables de material grueso de más de 11/2 pulg. mm), (3) suelos granulares con altas proporciones de huecos, o (4) materiales de relleno que contienen partículas con bordes afilados. Para suelos que contengan cantidades cantidades apreciables de partículas de más de 37,5 mm (11/2 in.), Deben usarse los Métodos de Ensayo D 4914 o D 5030. 1.5 Es una práctica común en la profesión de ingeniería usar simultáneamente simultáneamente libras para representar tanto una unidad de masa (lbm) como una unidad de fuerza (lbf). Esto combina implícitamente dos sistemas separados de unidades; es decir, el sistema absoluto y el sistema gravitatorio. Es científicamente indeseable combinar el uso de dos conjuntos separados de unidades pulgadas-libra dentro de un solo estándar. Este estándar se ha escrito usando el sistema gravitacional de unidades al tr atar con el sistema de la pulgada-libra. En este sistema la libra (lbf) representa una unidad de fuerza (peso). Sin embargo, el uso de balanzas o balanzas registrando libras de la masa lbm / ft 3 no debe considerarse como no conforme con este método de ensayo. 1.6 Esta norma no pretende abordar todos los problemas de seguridad, si los hay, relacionados con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer prácticas apropiadas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las l as limitaciones regulatorias regulatorias antes de su uso.
2. Documentos referenciados 2.1 Normas ASTM: D 653 Terminología relativa al suelo, roca y fluidos contenidos. D 698 Métodos de ensayo para las relaciones de densidad de humedad de suelos y mezclas de suelo-agregado, usando 2,49 kg (5,5 lb) Rammer y 12 pulg. (305 mm) Drop. D 1557 Métodos de prueba para las relaciones r elaciones de densidad de humedad de suelos y mezclas de suelo-agregado utilizando 10 libras (4.54 kg) Rammer y 18-in. (457 mm) Drop. D 2216 Método de Determinación en Laboratorio del Contenido de Agua (Humedad) de Mezclas de Suelo, Roca y Suelo-Agregado. D 3740 Práctica para la evaluación de las agencias dedicadas a la prueba y / o inspección de suelos y rocas según se utilizan en diseño y construcción de ingeniería2
D 4643 Método de prueba para determinar el contenido de agua (humedad) de los suelos mediante el método del horno de microondas. D 4718 Práctica para la corrección del peso unitario y contenido de agua para suelos que contienen partículas de gran tamaño. D 4753 Especificación para la evaluación, selección y especificación de balanzas y balanzas para su uso en ensayos de suelos, rocas y materiales de construcción relacionados. D 4914 Método de prueba para la densidad del suelo y la roca en su lugar por el método de reemplazo de arena en un pozo de prueba. D 4944 Método de ensayo para la determinación en el terreno del contenido de agua (humedad) del suelo mediante el probador de presión de gas de carburo de calcio. D 4959 Método de prueba para determinar el contenido de agua (humedad) de los suelos mediante el método de calentamiento directo. D 5030 Método de prueba para densidad y peso unitario de suelo y roca en su lugar por el método de reemplazo de agua en un pozo de prueba.
3. Resumen del Método de Prueba 3.1 El volumen de un agujero excavado en un suelo determinado se determina utilizando un recipiente calibrado lleno de líquido para llenar una fina membrana de caucho flexible; esta membrana se desplaza para llenar el agujero. La densidad en húmedo en sitio se determina dividiendo la masa húmeda del suelo eliminado por el volumen del agujero. El contenido de agua (humedad) y la densidad en húmedo en sitio se utilizan para calcular la densidad en seco y el peso en seco de la unidad.
4. Significado y uso 4.1 Este método de ensayo puede usarse para determinar la densidad en sitio y el peso unitario de los depósitos naturales de suelos inorgánicos, mezclas de suelos y agregados u otros materiales firmes similares. 4.2 Este método de ensayo puede usarse para determinar la densidad y el peso unitario de los suelos compactados utilizados en la construcción de terraplenes de tierra, relleno de carreteras y relleno estructural. Este método de ensayo se utiliza a menudo como base de aceptación para suelos compactados a una densidad especificada o un porcentaje de densidad máxima o peso unitario, según se determina mediante un método de ensayo estándar. 4.3 El uso de este método de ensayo generalmente se limita al suelo en estado insaturado y no se recomienda para suelos blandos o que se deformen fácilmente. Tales suelos pueden sufrir un cambio de volumen durante la aplicación de presión durante la prueba. Este método de ensayo puede no ser adecuado para suelos que contienen fragmentos de roca triturada o materiales de borde afilado que pueden perforar la membrana de caucho.
5. Aparato 5.1 Aparato de globo-Este es un recipiente calibrado que contiene un líquido dentro de una membrana relativamente delgada flexible y elástico (globo de caucho) diseñada para medir el volumen del orificio de prueba bajo las condiciones de este método de ensayo. Un ejemplo de los elementos esenciales para este aparato se muestra en la figura 1. El aparato estará equipado de modo que pueda aplicarse una presión controlada externamente o vacío parcial al líquido contenido. Será de tal peso y tamaño que no causará distorsión del agujero de prueba excavado y del área de prueba adyacente durante la realización del ensayo. El aparato proporcionará el uso de un manómetro integral u otros medios para controlar la presión aplicada durante la calibración y la prueba. Se deberá prever la colocación de cargas (recargo) en el aparato. Habrá un indicador para determinar el volumen del agujero de prueba al 1% más próximo. La membrana flexible deberá ser de tal tamaño y forma que llene completamente el agujero de ensayo sin arrugas ni pliegues cuando se infla dentro del agujero de ensayo y la resistencia de la membrana debe ser suficiente para soportar la presión necesaria para asegurar el llenado completo del agujero de prueba sin pérdida de líquido. La retirada de la membrana del orificio de ensayo se realizará mediante la aplicación de un vacío parcial al líquido o por otros medios. 5.1.1
La descripción y los requisitos indicados tienen la intención de ser no restrictivos. Cualquier aparato que utilice una membrana flexible (caucho) y un líquido que pueda utilizarse para medir con una precisión del 1% del volumen de un orificio de prueba en el suelo en las condiciones de este método de ensayo es satisfactorio. Se requieren volúmenes de aparatos mayores y de agujeros de prueba cuando las partículas superan 1 | n $. (37,5 mm) son frecuentes en el material que se está probando. 5.2 Placa de Base-Placa metálica de Arigid mecanizada para ajustar la base del aparato de globo. La placa de base deberá tener una dimensión mínima de al menos el doble del diámetro del orificio de prueba para evitar la deformación del orificio de prueba mientras soporta el aparato y cargas suplementarias (si se utiliza).
5.3 Balanzas o Balanzas-Un balanza o balanza con una capacidad mínima de 20 kg que cumpla con los requisitos de la Especificación D 4753 para un equilibrio de 5,0 g de legibilidad. Los balances o escalas requeridos para la determinación de la humedad o la corrección de sobredimensionado están contenidos en esas normas. 5.4 Aparatos de secado - Equipos o hornos, o ambos, para la determinación del contenido de humedad de acuerdo con los métodos de ensayo D 2216, D 4643, D 4959 o D 4944. 5.5 Equipo diverso-Equipos que incluyen: picos pequeños, cinceles, cucharas, cepillos y destornilladores para cavar agujeros de prueba; bolsas de plástico, cubos con tapas u otros recipientes adecuados a prueba de humedad con tapas ajustadas para retener el suelo tomado del agujero de prueba; palas o palas y un borde recto para nivelar y preparar la ubicación de la prueba; calculadora o regla de cálculo para cálculos; y sobrepeso, si es necesario, para aparatos.
6. Calibración 6.1 Antes del primer uso, verifique el procedimiento a utilizar y la precisión del indicador de volumen utilizando el aparato para medir recipientes o moldes de volumen conocido de conformidad con el anexo A1. 6.2 Los controles de calibración de los aparatos deben realizarse periódicamente. Estos deben realizarse anualmente, como mínimo, y siempre que ocurran daños, reparación o cambio de membrana que puedan afectar a las partes que indican la presión o el volumen del aparato.
7. Procedimiento 7.1 Prepare la superficie en el lugar de prueba de forma que esté razonablemente plana y nivelada. Dependiendo del contenido de agua (humedad) y textura del suelo, la superficie puede ser nivelada usando una excavadora u otras palas de equipo pesado, siempre y cuando el área de prueba no se deforme, comprima, rasgue, o altere de otra manera. 7.2 Montar la placa base y el aparato de globo de goma en el lugar de prueba. Utilizando la misma presión y sobrecarga determinada durante la calibración del aparato, tome una lectura inicial en el indicador de volumen y registre. La placa de base permanecerá en su sitio hasta el final de la prueba. 7.3 Retire el aparato de la ubicación del orificio de prueba. Utilizando cucharas, paletas y otras herramientas necesarias, cave un agujero dentro de la placa base. Tenga cuidado al cavar el orificio de prueba de modo que el suelo alrededor del borde superior del orificio no se altere. El agujero de ensayo deberá ser del volumen mínimo que se muestra en la Tabla 1 en base al tamaño máximo de partícula en el suelo que se está probando. Cuando el material que se está ensayando contiene una pequeña cantidad de sobredimensionado y se encuentran partículas grandes aisladas, el ensayo puede ser movido a una nueva ubicación o el cambio a otro método de ensayo, tal como el Método de Ensayo D 4914 o D 5030. Cuando partículas mayores de 11 / 2 pulg. (37,5 mm), son mayores los aparatos de ensayo y los volúmenes de ensayo. Los volúmenes
más grandes de los orificios de prueba proporcionarán una precisión mejorada y se utilizarán cuando sea práctico. Las dimensiones óptimas del orificio de prueba están relacionadas con el diseño del aparato y la presión utilizada. En general, las dimensiones deberán aproximarse a las utilizadas en el procedimiento de verificación de calibración. El agujero de prueba debe mantenerse libre de bolsas y de obstáculos afilados, ya que pueden afectar la precisión o pueden perforar la membrana de goma. Coloque todo el suelo removido del agujero de prueba en un recipiente hermético para la posterior masa y determinación del contenido de agua (humedad). 7.4 Después de cavar el agujero de prueba, coloque el aparato sobre la placa de base en la misma posición que se utilizó para la lectura inicial. Aplicando la misma presión y sobrecarga que se utilizan en la verificación de calibración, tome y registre la lectura en el indicador de volumen. La diferencia entre las lecturas inicial y final es el volumen del agujero de prueba, Vh. 7.5 Determine la masa de todo el suelo húmedo removido del agujero de prueba a la más cercana de 5 g. Mezclar todo el suelo a fondo y seleccionar una muestra representativa de agua (humedad) y determinar el contenido de agua (humedad) de acuerdo con los Métodos de Ensayo D 2216, D 4643, D 4959 o D 4944. Si hay partículas de gran tamaño presentes en el, correcciones de campo de acuerdo con el Método de Ensayo D 4718.
8. Cálculo 8.1 Calcular la densidad húmeda in situ de la tierra retirada del agujero de prueba de la siguiente manera:
9. Informe 9.1 Informe, como mínimo, la siguiente información: 9.1.1 Ubicación de la prueba, 9.1.2 Elevación de la ubicación del ensayo, 9.1.3 Volumen del orificio de prueba, m3, 9.1.4 Densidad en húmedo en sitio, mg / m3, 9.1.5 Peso unitario en seco en sitio, kN / m3 (rd 3 9.807), o lb / ft3 (rd 3 62.43), expresado a la más cercana .1 kN / m3 o 1.0 por lb / ft3. 9.1.6 Contenido en agua in situ del suelo, expresado como porcentaje de masa seca, y el método de ensayo utilizado. 9.1.7 Contenido de agua (humedad) del suelo expresado como porcentaje de masa seca, 9.1.8 Identidad del aparato de prueba y presión de funcionamiento utilizada, 9.1.9 Comentarios sobre la prueba, según corresponda, y 9.1.10 Descripción visual del suelo. 9.1.11 Si la densidad en seco in situ o el peso unitario se expresa como un porcentaje de otro valor, incluya lo siguiente: 9.1.11.1 Identidad del método de referencia utilizado, 9.1.11.2 La densidad seca o el peso unitario máximo comparativo y el contenido óptimo de agua (humedad) utilizado, y 9.1.11.3 Corrección para partículas de gran tamaño y detalles, si corresponde. 9.1.11.4 El porcentaje comparativo de los materiales en el lugar con el valor de comparación. 9.1.11.5 Si la densidad in situ, el peso unitario o el contenido de agua se van a utilizar para la aceptación, incluya los criterios de aceptación aplicables al ensayo.
10. Precisión y sesgo 10.1 La precisión de este método de ensayo depende del operador y depende del cuidado que se ejerce al realizar las etapas del procedimiento, prestando especial atención al control cuidadoso ya la repetición sistemática del procedimiento utilizado. No existen suelos estándar para determinar la precisión general de este método de ensayo en condiciones de campo. 10.2 Los estudios de laboratorio han determinado la precisión del aparato para determinar el volumen de los agujeros de fundición de los volúmenes conocidos en condiciones de laboratorio. Un estudio con orificios de volumen más pequeño indicó que los volúmenes medidos eran de 0,24 a 5,31% inferiores a los volúmenes determinados por la calibración del agua, con las exactitudes afectadas por el volumen del agujero, la forma, la suavidad y la técnica del operador. Un segundo estudio encontró que con mayores volúmenes (10 a 30 L) que el error fue de +0 a 0,6% con un error promedio de 0,31%. 10.3 Si bien no se ha completado ninguna prueba formal de rodaje, el Subcomité D18.08 estima que los resultados de dos pruebas debidamente llevadas a cabo por un operador experto en el mismo material en un momento y lugar determinados no deberían diferir entre sí más de aproximadamente 1 lb / ft3 (1,6 kg / m3). Se espera que las pruebas realizadas por operadores no calificados sobre el mismo material produzcan diferencias sustancialmente mayores. 10.4 No existen valores absolutos de densidad in situ para suelos con los que pueda compararse este método de ensayo. Por lo tanto, este método de prueba estándar
no tiene sesgo determinable ya que los valores obtenidos sólo pueden definirse en términos del método de ensayo. 10.5 El Subcomité D18.08 está buscando datos pertinentes de los usuarios de este método de prueba sobre la precisión.
11. Palabras clave 11.1 Pruebas de aceptación; prueba de globo; pruebas de compactación; grado de compactación; prueba del densitómetro; pruebas de densidad; pruebas de control de campo; densidad de entrada; densidad en lugar seco; densidad in situ; densidad relativa; pruebas de suelo; unidad de peso
A1. CALIBRACIÓN DEL APARATO DE GALÓN DE GOMA
1. Alcance 1.1.1 Este anexo describe el procedimiento para determinar la precisión de los indicadores de volumen del aparato de globo de goma. 1.1.2 Se requiere la calibración del aparato para los nuevos dispositivos o cuando ocurren daños, reparaciones u otras actividades que puedan afectar la precisión del indicador de volumen.
2. Aparatos 2.1.1 Además del requerido para el ensayo, se requiere el siguiente equipo: 2.1.1.1 Termómetro, con precisión de 1 ° F (0,5 ° C). 2.1.1.2 Placa de vidrio de 6 mm (1/4 in.) O más gruesa, de tamaño suficiente para cubrir los moldes de calibración. 2.1.1.3 Moldes de calibración Contenedores de diferentes volúmenes conocidos que simulan dimensionalmente agujeros de prueba que serán utilizados en el campo (ver Nota A1.1). El aparato y los procedimientos deberán ser tales que dichos recipientes se medirán dentro del 1% de los volúmenes reales. Se deben usar moldes de calibración de diferentes volúmenes para que la calibración del indicador de volumen cubra la gama de volúmenes de prueba de campo previstos.
3. Procedimiento de calibración 3.1 Verificar el procedimiento a utilizar y la precisión del indicador de volumen utilizando el aparato para medir recipientes o moldes de volumen conocido que simulen dimensionalmente agujeros de prueba que se utilizarán en el campo (véase la Nota A1.1). El aparato y los procedimientos deberán ser tales que estos recipientes se medirán dentro del 1% de los volúmenes reales (ver Nota A1.1). Se utilizarán recipientes de diferentes volúmenes para que la calibración del indicador de volumen cubra la gama de volúmenes de ensayo previstos. NOTA 1.1-Los terminales de 4 y 6 pulg. (102 y 152 mm) d escritos en los Métodos de Ensayo D 698 y los Métodos de Ensayo D 1557, o cualquier otro molde preparado para simular diámetros y volúmenes reales de orificios de ensayo. Cuando se utilizan varios juegos de aparatos de g lobo, o se anticipa un uso a largo plazo, puede ser deseable emitir duplicados de orificios de prueba reales. Esto puede lograrse formando yeso de negativos parís en los orificios reales
de prueba sobre una serie de volúmenes, y utilizando estos como formas para las piezas fundidas de hormigón de cemento Portland. Deben ser fundidos contra una superficie plana plana, y después de la eliminación de la negativa, sellado al agua.
3.2 Determinación del volumen Determine la masa de agua, en gramos, requerida para llenar los recipientes o moldes de agujeros. Utilizando una placa de vidrio y una fina capa de grasa, si es necesario para el sellado, determine la masa del recipiente o molde y la placa de vidrio al gramo más cercano. Llenar el recipiente o molde con agua, deslizando cuidadosamente la placa de vidrio sobre la abertura de tal manera que se asegure de que no hay burbujas de aire atrapadas y que el molde se llena completamente con agua. Retire el exceso de agua y determine la masa de la placa de vidrio, agua y molde o recipiente al gramo más cercano. Determine la temperatura del agua. Calcular el volumen del molde o recipiente según A1.3.4. Repita este procedimiento para cada recipiente o molde hasta que se obtengan tres volúmenes consecutivos que tengan una variación máxima de 0.0001 ft3 (2.83 10-6 m3). Anote el promedio de los tres ensayos como el volumen del molde o del envase, Vt. Repita el procedimiento para cada uno de los envases o moldes a utilizar. 3.3 Pruebas de verificación de calibración Coloque el aparato de globo de goma y la placa base sobre una superficie horizontal lisa. Aplicando una presión de funcionamiento, tome una lectura inicial en el indicador de volumen (vea la nota A1.2). Transfiera el aparato a uno de los moldes o recipientes previamente calibrados con una superficie de apoyo horizontalmente nivelada. Aplique la presión de funcionamiento según sea necesario hasta que no se indique ningún cambio en el indicador de volumen. Dependiendo del tipo de aparato, la presión de funcionamiento puede ser tan alta como 5 psi (34,5 kpa), y puede ser necesario aplicar una carga descendente (sobrecarga) al aparato para evitar que suba (véase la nota A1.3). Registre las lecturas, presiones y sobrecargas usadas. La diferencia entre las lecturas inicial y final es el volumen indicado. Determine los volúmenes de los otros moldes o recipientes. Se ha conseguido una verificación de calibración satisfactoria de un aparato cuando la diferencia entre el volumen indicado y el volumen calibrado del recipiente o molde es de 1%, o menos, para todos los volúmenes medidos. Seleccione la presión de funcionamiento óptima y anótela para usarla con el aparato durante las operaciones de prueba de campo. NOTA A1.2-Antes de tomar cualquier medida, puede ser necesario distender el globo de goma y amasar, retirar las burbujas de aire adheridas al interior de la membrana. Si las piezas de fundición o los moldes de calibración son herméticos, puede ser necesario proporcionar una salida de aire para evitar resultados erróneos causados por el atrapamiento de aire por la membrana. Un medio pa ra proporcionar escape de aire es colocar cadenas de diámetro pequeño sobre el borde y hacia abajo del interior, ligeramente más allá del centro inferior del molde o colada. Esto permitirá que el aire atrapado escape durante la medición del molde o recipiente calibrado. NOTA A1.3-Se recomienda que la presión de funcionamiento del aparato se mantenga lo más baja posible mientras se mantiene la precisión del 1% del volumen. El uso de p resiones más elevadas de lo necesario puede requerir el uso de una carga adicional o un peso adicional para evitar el levantamiento del aparato.
La presión combinada y las cargas de sobrecarga pueden resultar en vestir el suelo no soportado que rodea el orificio de prueba, causando su deformación.
3.4 Calcular el volumen de los recipientes o moldes de calibración como sigue:
Dónde: V = volumen del recipiente o molde, ml, M2 = masa de molde o recipiente, vidrio y agua, g, M1 = masa de molde o recipiente y vidrio, g, y Vw = volumen de agua basado en la temperatura tomada de Tabla A1.1, ml / g. NOTA A1.4-Multiplique mililitros por 3.5315 3 10-5 para ft3 si es necesario para el uso del equipo.
